《七堂极简物理课》读书摘要

《七堂极简物理课》读书摘要

作者【意大利】卡洛-罗韦利

摘录  邬莫

这是一本写给哪些对现代科学一无所知或知之甚少的朋友们的，带领其领略20世纪物理学革命中最令人着迷的领域。

【第一课】 最美的理论

——少年时代的爱因斯坦曾度过一年无所事事的时光。很可惜，现在很多青少年的父母经常会忘记这样要给道理：一个没有”浪费“过时间的人终将一事无成。

——世界上有许多感人至深、无与伦比的伟大作品，比如莫扎特的《安魂曲》、荷马 的《奥德赛》、西斯廷礼拜堂的穹顶画、莎士比亚的《李尔王》……想要领悟这些作品的妙处，都要经历一个从头学起的过程，但最终获得的回报将是百分之百美的享受。

——引力场不”弥漫“于空间，因为他本身就是空间。这是广义相对论的思想。

——空间不再是一种有别于物质的东西，而是构成世界的”物质“成分之一，一种可以波动、弯曲、变形的实体。我们不再身处一个看不见的坚硬框架里，而更像是深陷在一个巨大的容易形变的软体动物中。

——在高空中，在离太阳更近的地方，时间会过得比较快；而在低的地方，离地球近的地方时间则过得比较慢。

——广义相对论把相对原理推广到非惯性参照系和弯曲空间,从而建立了新的引力理论。引力场方程：

Rμν-（1/2）gμνR=(8G/c4)Tμν

希腊字母为角标,书写的时候小写在右下角,Rμν、gμν、Tμν这三个是描述引力场的张量,G是牛顿引力常数,c为光速,4次方.。

——无论是欣赏艺术，还是领悟科学，我们最终得到的将是美的享受和看待世界的全新视角。

【第二课】 量子

——20世纪物理学的两大支柱：一个是广义相对论，另一个是量子力学。

——广义相对论是一颗小巧的宝石：它是由爱因斯坦凭借一己之力思考、孕育而来的，是关于引力、空间和时间简洁而统一的观点。

——点光源发射的能量，并不会连续分布，而是由有限数目的“能量量子”组成，他们在空间中点状分布，作为能量发射和吸收的最小单元，能量量子不可再分。这是量子理论诞生的真正宣言。

——请注意这段话（爱因斯坦的这段话）一开始“在我看来”这几个不同凡响的字眼，这不禁让人联想到，达尔文在自己笔记中以”我认为“这几个字为开端来介绍他物种进化的伟大思想，而法拉第在其著作中第一次介绍电磁场这个具有革命意义的概念时，则提及自己“犹豫不决”。伟大的天才，都懂得三思而行。

——如果说普朗克是量子理论之父的话，那么爱因斯坦就是让这一理论茁壮成长的养育者。就像天下所有的孩子一样，量子理论长大以后走上了自己的路，后来爱因斯坦不再承认这个孩子。

——海森堡想象：电子并非一直存在，只有在有人看到它们时，或者更确切地说，只有和其他东西相互作用时它们才会存在。当它们于其他东西相撞时，就会以一个可计算的概率在某个地方出现。从一个轨道到另一个轨道的“量子跃迁”是它们现身的唯一方式：一个电子就是相互作用下的一连串跳跃。

——在量子力学中，没有一样东西拥有确定的位置，除非它撞上了别的东西。

【第三课】 宇宙的构造。

——这节课主要由简单的图示组成。这是因为在实验、测量、计算和严格的推导之前，科学首先是视觉活动。科学思想得益于以新的方式“看”事物的能力。

——1、天上地下；2、地球漂浮在空中；3、地心说；4、日心说；5、星云，无限宇宙；6、引力场、空间起伏的宇宙；6、不断膨胀的宇宙。

【第四课】 粒子

——光由光子组成，这是爱因斯坦凭直觉想出的光的微粒……原子由一个原子核和围绕它的电子组成，原子核由质子和中子组成。质子和中子则由更小的粒子构成，为它们取名“夸克”。

——夸克之所以能够在质子和中子里黏在一起，是因为“胶子”。所有物体都是由电子、夸克、光子和胶子组成的，它们就是粒子物理学中的“基本粒子”。此外，还有中微子、希格斯玻色子……暗物质……

——这些粒子并不像小石子那般真实可感，而是相应的场的“量子”……遵循量子力学的奇特定律：存在的每样东西都是不稳定的，永远都在从一种相互作用跃迁到另一种相互作用。

——量子力学和粒子实验告诉我们：世界是物体连续的、永不停歇的涌动，是稍纵即逝的实体不断地出现和消失，是一系列的振荡……一个由事件而非物体构成的世界。

——屈指可数的集中基本粒子，不断地在存在和不存在之间振动、起伏，充斥在似乎一无所有的空间中。它们就像宇宙字母表里的字母，以无穷无尽的组合，讲述星系、繁星、阳光、山川、田地，以及节日里孩子脸上的笑容和星光璀璨的夜空的漫长历史。

【第五课】 空间的颗粒

——过去每一次成功地将相互矛盾的两个理论统一时，我们的世界观都产生了巨大的飞跃。牛顿整合了伽利略的抛物线运动和开普勒的天体椭圆运动，发现了万有引力。麦克斯韦将电和磁结合起来，提出了电磁场方程。爱因斯坦在解决电磁学和经典力学的明显冲突时，发现了相对论。

——时间的流逝发生在世界之内，从构成世界的量子事件之间的相互关系中产生，这些量子事件本身就是时间的源头。

——普朗克恒星是不稳定的。一旦压缩到最大程度，就会回弹，重新开始膨胀。这就会导致黑洞的爆炸。假设有一个在黑洞内部，坐在普朗克恒星上，他看到的爆炸过程其实就是极高速的回弹。但是，时间流逝的速度相对于他和黑洞外的人是不同的，就像时间在高山上比海边流逝得快一样。只因为是极端情况，所以这里时间流逝的速度差异极为巨大。对黑洞内部的观察者来说回弹是瞬间发生的，对外部的人来说却是一个极为漫长的过程。

——我们的宇宙很可能诞生自某一个状态后的反弹，经历过一个过渡时期，在此期间，时间和空间都荡然无存。

【第六课】 概率、时间和黑洞的热

——一个热物质并不会包含热质，它发热仅仅是因为其中的原子运动速度更快。原子和原子团组成的分子处在不断运动的状态中，它们快速移动、振动、跳跃……

——只有存在热量的时候，过去和未来才有区别。能将过去和未来区分开来的基本现象就是热量总是从热的物体跑到冷的物体上。

——为什么热的跑冷的？波尔兹曼发现：这完全是随机的，这是热量从热的物体跑到冷的，发生的概率比较大而已。

——我们的“无知”暗含着世界运行方式的某些线索。

——霍金利用量子力学成功的证明了黑洞总是“热的”，像火炉一样热。

——黑洞的热是发生在黑洞这种物体上的量子效应，而黑洞本质上是引力性的。一个个空间量子，空间的基本颗粒，即那些振动的“分子”加热了黑洞表面，使黑洞放热。这个现象同时涉及问题的三个方面：量子力学、广义相对论和热力学。

【第七课】 尾声 我们

——我们不懂的东西太多，而其中懂得最少的问题之一就是我们自己。

——当我们谈及宇宙大爆炸或空间的肌理时，并不是延续几十万年来，人们围坐在夜晚篝火旁讲述的天马行空的故事。我们要延续的是另外的传统：先人们注视黎明第一缕曙光的眼力，它们可以借此发现热带大草原尘埃之上一只羚羊留下的足迹，通过观察真实世界中的蛛丝马迹来发现我们无法直接看到却有迹可循的东西。认识到我们可能会不断犯错，因此一旦有新的迹象出现，我们要能随时改变方向，同时我们也清楚，如果我们足够聪明，就会做出正确的判断，找到我们追寻的东西。这就是科学的本质。

——知识反映了真实。无论多寡，知识都反映了我们栖居的这个世界。

——我们的真实就是哭泣与欢笑，感恩与奉献，忠诚与背叛，是困扰我们的往昔，也是安详与宁静。

——人类是自然不可或缺的一部分，我们就是自然，是它数不胜数就、千变万化的表现形式之一。

——地球上的生命只是宇宙中可能发生的一个尝试，我们的灵魂也许只是一个小小的样本。

——我们属于一个短命的物种，所有的表亲都已经灭绝。而且，我们一直在破坏。

——在地球上，我们也许是唯一知道我们的个体必将死亡的物种，我害怕在不久的将来我们也会成为唯一一个眼睁睁看着自己末日到来的物种，或至少是见证自己文明灭亡的物种。